[發(fā)明專利]具有自傳感智能監(jiān)測功能的電熔管件及其加工與監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110042251.6
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN112361231B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施建峰;商寧濤;孔智勇;倪奉堯;姚日霧;葛周天;鄭津洋
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué);山東東宏管業(yè)股份有限公司
• 主分類號(hào): F17D5/06
• 分類號(hào): F17D5/06;F16L47/03;B29D23/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發(fā)明涉及非金屬管道及管件技術(shù)，旨在提供一種具有自傳感智能監(jiān)測功能的電熔管件及其加工與監(jiān)測方法。該電熔管件包括由填充了短纖維的熱塑性塑料制成的電熔管件本體；在電熔管件兩側(cè)的內(nèi)部熔接區(qū)中，分別設(shè)有一根電阻絲且兩者間相互獨(dú)立、互不導(dǎo)通；各電阻絲均沿管件環(huán)向纏繞，其兩端與設(shè)于電熔管件表面的接線柱連接；所述電阻絲同時(shí)可以作為加熱元件用于電熔焊接，以及作為監(jiān)測電極用于監(jiān)測電熔管件本體材料電阻值的變化。本發(fā)明以電阻絲作為監(jiān)測電極，不需要再進(jìn)行額外粘貼電極片，拓展了功能、簡化了制造流程；因監(jiān)測電極在管件內(nèi)部，具有良好的密封性、穩(wěn)定性和抗干擾性，提升了監(jiān)測效率與可靠性；無需改造注塑設(shè)備或模具，降低制造成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非金屬管道及管件技術(shù)，特別涉及一種具有自傳感智能監(jiān)測功能的電熔管件及其加工與監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

相比傳統(tǒng)金屬管道，聚乙烯、聚丙烯等非金屬管道具有韌性好、耐腐蝕、易焊接、壽命長、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在燃?xì)狻錃狻綒涮烊粴狻⒂蜌狻⒑穗娭匾獜S用水輸送等國家重大工程中得到廣泛應(yīng)用，近些年產(chǎn)量與使用量均迅速增長，逐漸替代金屬管道，實(shí)現(xiàn)“以塑代鋼”。隨著我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和城市化進(jìn)程的加速，我國已成為塑料及其復(fù)合材料非金屬管道產(chǎn)量和需求量最大的國家，非金屬管道具有廣闊的市場空間和應(yīng)用前景。

非金屬管道之間的連接最常采用的方式是電熔管件焊接，其基本原理是通電使管件內(nèi)布置的電阻絲發(fā)熱，利用產(chǎn)生的熱量將管材的外壁與電熔管件內(nèi)壁熔融，并利用加熱產(chǎn)生的熱膨脹力將兩者連接在一起，形成具有一定強(qiáng)度的電熔接頭。隨著管道制造技術(shù)的發(fā)展，在塑料管道中增加鋼絲及纖維帶增強(qiáng)層的方法顯著地提高了塑料管道的強(qiáng)度，但用于管道連接的電熔管件強(qiáng)度增強(qiáng)方式卻十分有限，其強(qiáng)度已經(jīng)成為限制高壓復(fù)合管發(fā)展的瓶頸。據(jù)美國燃?xì)鈪f(xié)會(huì)（AGA）統(tǒng)計(jì)，約65%非金屬燃?xì)夤艿赖氖碜怨芗捌浜附咏宇^。由此可見在，非金屬管道系統(tǒng)中電熔管件的接入改變了管材本身的一體性，使得電熔管件及其焊接接頭成為管道系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)。

為提高電熔管件的強(qiáng)度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)管件的安全監(jiān)測，發(fā)明人團(tuán)隊(duì)首次提出了具有應(yīng)變自監(jiān)測功能的短碳纖維增強(qiáng)塑料電熔管件（CN109827014A），該發(fā)明通過在塑料基體中填充碳纖維以增強(qiáng)該材料的力學(xué)強(qiáng)度，由于碳纖維具有高強(qiáng)度和高模量的特點(diǎn)，均勻分布在塑料基體中的碳纖維能夠承擔(dān)塑料基體傳遞的載荷，從而實(shí)現(xiàn)電熔管件的強(qiáng)度提升。同時(shí)，由于碳纖維具有良好的導(dǎo)電性，當(dāng)碳纖維的含量達(dá)到滲流閾值附近時(shí)，基體中的碳纖維互相接觸可形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使管件材料具有壓阻效應(yīng)。采用該材料制備的電熔管件，管道內(nèi)的壓力會(huì)使管件發(fā)生形變，使得管件材料內(nèi)部的碳纖維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生破壞，管件材料的導(dǎo)電性降低，電阻率增加，通過檢測管件材料電阻的變化就可以實(shí)現(xiàn)電熔管件內(nèi)壓、應(yīng)變及損傷的安全監(jiān)測。由此，獲得了具有自傳感功能的智能電熔管件。